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《清华大学》 2005年
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超声及其强化技术抑制和去除藻类实验研究

王波  
【摘要】:针对当前水污染问题,特别是富营养化水体中的蓝藻水华问题,本文系统的研究了超声抑制藻类和超声直接去除藻类的效果、规律和影响因素,建立了超声强化混凝去除藻类新工艺,并对该工艺进行了安全性评价和经济性分析。 超声抑制藻类生长和超声直接去除藻类都是主要利用超声空化的力学机制。超声空化导致的高压、冲击波、声流和剪切力,在藻类细胞表面产生坑穴状的损伤,折断藻体的藻丝,破碎藻细胞的气囊结构。不同藻类细胞中的气囊及藻体尺寸不同,谐振频率存在差异,因此最佳的超声频率不同;随声强的提高,溶液中的空化强度会随之增长并趋向饱和,抑藻和除藻的效果也趋向饱和。 作为一种预处理手段,较短时间的超声在混凝之前对水样进行辐照,能显著提高水厂混凝工艺对藻类的去除率。在实验条件下,1~5 s的超声处理均可产生满意的结果,1 s为最优时间,而预处理超过30 s反而降低混凝效果。低频下不同处理频率对超声强化混凝效果影响不大,在80 kHz的频率下,最佳功率为50 W。主要机理是短时间的超声辐照影响了藻细胞分泌的胞外有机物并且破坏了藻细胞中含有的气囊,从而使其聚集性和沉降性都大大增加。中试实验的研究证明了超声辐照预处理强化混凝除藻具有较好的实际应用前景。 通过研究藻毒素在超声场中降解行为发现:超声辐照铜绿微囊藻藻液5min不会引起藻液中藻毒素含量的增加,而且随着超声功率的增加,也不会引起藻液中藻毒素含量的升高;超声强化混凝过程不仅不会使水体中藻毒素浓度升高,反而由于超声本身的降解作用以及减少混凝剂剂量和搅拌强度等因素使得藻液中的藻毒素浓度降低。超声预处理不会引起水体中藻毒素含量的增加,证明超声除藻工艺和超声强化混凝去除藻类工艺都是安全的处理技术。 超声强化混凝除藻技术在一定程度上提高混凝对藻类去除率的情况下,需要增加很少的制水成本。在中试实验条件下,正常运行每吨水需要增加成本0.017元,并且超声强化混凝除藻技术只需要应用于藻类爆发高峰期,在饮用水源水藻类浓度不高的情况下可以不运行超声处理装置,所以实际上的全年平均吨水消耗成本还不足0.017元。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:X52

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【引证文献】
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【同被引文献】
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